俄科学家研发出新型导热复合材料为PCB降温

背景

人体正常体温平均在36～37℃之间（腋窝）。一般来说，温度高出这个范围就是发烧。发烧说明我们的身体出了状况，需要进行及时的治疗。

同样，电子产品也会出现“发烧”的问题，我们称之为电子产品”过热“。电子产品过热，相信大家不会陌生，许多人都亲身经历过，特别是摸着发烫的手机和电脑时。

电子产品一旦过热，就会出现卡顿、死机、自动重启等现象。但是，我们只看到了外表现象。通常来说，电子产品过热时，会因为温度升高而容易发生性能退化，对于内部元件来说非常危险。过热，常常会带来电子产品卡顿，甚至会带来蓝屏（又叫做“蓝屏死机”或者BSoD），甚至意外关机。

电脑和智能手机的处理器与视频卡，对于温度的升高最敏感，因为高温会减少它们稳定运行的时间。尽管现代电子设备在达到临界温度时会自动关机，然而更普遍的情况是，由于温度升高而导致处理器错误甚至芯片损坏。

为了解决这一问题，我们前不久介绍过美国麻省理工学院团队开发的一种聚合物导热体，它既轻量又有柔性，传导的热量是大多数商用聚合物的10倍。

创新

今天，再为大家介绍一个旨在解决电子产品过热问题的研究案例。俄罗斯国立研究型技术大学莫斯科国立钢铁合金学院（NUST MISIS）的科学家们提出了一种制造具有良好导热性和机械特性的低成本轻量复合材料的通用方案。他们开发出比同类材料导热性能好很多倍的复合材料，甚至可以通过简单廉价的加工方法制备。这项技术将有利于解决PCB过热的问题。研究成果发表于《合金和化合物杂志（Journal of Alloys and Compounds）》。

技术

NUST MISIS 功能纳米系统与高温材料系高级研究员、论文作者之一 Dmitry Muratov 评论道：“一种具有聚合物基础，导热性良好，且不导电的材料，有望比生产和加工周期中的常见相似材料更便宜，因此它变成了我们的目标。”

Muratov 称，在印刷电路板或者小型电子产品的外壳中，这种复合材料非常适合取代加固的分层材料，因为这些地方都会产生显著的热量（例如，二极管灯）。

NUST MISIS 实现的这项技术表明，高密度聚乙烯可以作为聚合物基础，六方氮化硼作为填料。研究团队开发出一种加工模式的优化组合，确保填料达到期望的特性。

价值

Dmitry Muratov 表示：“最终，我们取得了积极的成果，上周演示的基于聚乙烯和氮化硼的复合材料的强度值为 24 MPa，它的导热性至少比用于类似设备中的玻璃纤维高两倍或者三倍。 ”

Muratov 相信，材料将有效地取代现代电子产品中使用的玻璃纤维，因为它没有相应的缺点：有毒的环氧树脂成分，并且根本不可能高质量利用，更不用说回收利用。复合材料不仅散热达到了期望的程度：约1W/m*K，而且也易于回收利用。

Muratov 补充说：“我们材料的经济利益在于它的易用性，而玻璃纤维特别难于加工，因为它的聚合物部分是由反应性塑料（环氧树脂）制成，它无法在固化之后再次使用。”

未来

目前，科学家们正与美国内布拉斯加大学林肯分校（University of Nebraska-Lincoln ）在二维材料合成以及特性研究方面展开积极合作。他们正在寻找一种大幅提升复合材料导热性的方案，其中采用了经理论证明很有可能实现这一目标的材料。